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“科盲”科普:月球背面都啥幺蛾子?

 新用户3223uIRF 2021-10-26

首先声明,俺是个科学盲。上学时物理、化学都曾经不及格,数学题虽然有时能做出来,但都是用语文做的——改天再给你讲怎么用语文做奥数题。今天来不及了,有更重要的事:人类探测器已首次登陆月球背面,这两天相关信息量太大了,有太多疑惑需要科普。

来,听我给你讲讲月球背面那些事。

“科盲”讲科学?靠谱吗?

你别看科学家研究啥都厉害,但就是讲科学不行,一来就给你摆数据、画图表,莫测高深,神奇倒是神奇,但你能听明白么?唯有咱“科盲”讲科学,才能讲到老百姓能听明白。特别是像我这种“科盲”,以自己理解为主,连猜带蒙,而且还不管对错,包你爱听。

1.

月球为啥有背面?

地球是圆的,月亮也是圆的,两个圆的都在转,怎么会有“后脑勺”永远看不着呢?关于这个问题,我也想了好久,于是又查资料、又看图,才搞明白原理:

月球是地球的卫星,它绕地球公转一圈是一个月(实际是27.32166日),那它自转一圈呢?也是27.32166日——也就是说,月球自转和公转时长是一样的。

看图就明白了,月亮绕着地球转大圈,一大圈当中自身转360度,所以脸一直对着地球,另一面则永远背对地球。这个叫做“同步自转”,或“潮汐锁定”,这也几乎是太阳系卫星的普遍运行规律。就像你拿着手机转圈拍照,360度全都拍到了,但你始终看的是手机屏幕正面。

那是什么原理形成这么巧的事情呢?说穿了并不巧。我觉得,地球和月球的关系(行星与卫星)就像一根绳子拴着石头甩大圈,甩起来之后力量平衡,拴石头那个着力点是不可能转的。地月之间虽然没有绳子,但两个星球巨大的质量产生的相互吸引作用力就是这根“绳子”,引力点如果转了,石头也就甩丢了。

貌似神奇,其实是个简单的原理。

2.

为啥非要去月球背面?

地球人想离开地球,最近的是月亮,如果连月亮都上不了,别的星球更甭想了。所以,登月从古至今是人类的梦想,做实验要去,练习本领要去,展示实力也要去。米国已经去过正面,变形金刚去背面藏了东西,藏的啥不知道,所以我要去看看。这些固然重要,但还有一个更重要的原因——嫦娥她们家有矿!

江湖传言,月球上存在着大量的氦3。这个氦3是重要的核聚变原料,当氦3遇上氚时,就会发生核聚变反应。而且这个反应不会产生任何放射性物质,也不会对周围环境造成任何污染。因此,氦3被看作是一种新型清洁能源。

氦3这种东西虽好,但不易取得。科学界认为是太阳内部核聚变产生的,随太阳风吹向行星。

地球上氦3储量不到500千克。但是据估计,月球上氦3的储量超过百万吨。作为一种新型能源,大约10吨便能满足中国的能源需求,100吨可以满足全球的能源需求。

人类福祉,需要神龙大侠出手,我们当然不能坐视。可但是,我想到一个问题:所谓的月亮上有100万吨氦3,这是哪个缺德鬼算出来的?——没错,还是美帝。是山姆大叔当年通过阿波罗登月挖回了一些月球土壤和岩石,据说有440公斤,1978年卡特总统派高官访华时还送给中国1克作为国礼。总之,对月球土壤这么一分析,然后可能是按比例换算吧,就得出100万吨氦3这个科学传言——这等于要了嫦娥的命。

3.

啥水平才能去月球背面?

登月的好处虽然多,但没两下子真本事是上不去的。美国阿波罗登月也只是朝向地球这一面,而月球背面没有人上去过。

难度究竟在哪里呢?

以遥控飞机为例,起飞降落都要由地面遥控指挥,当然需要遥控信号够得着才行。但由于月球背面导致遥控信号不能到达,所以必须先解决信号问题。

中国此次的做法是架设“鹊桥”中继星,如图所示:

在拉格朗日L2点半径内布设中继卫星,等于是有了天线,信号折射中继传递建立起来了,地面信号就可以指挥飞行器降落和工作了,这也才有了我们看到的玉兔登月和月背照片。

这一切听起来容易,实践起来是千难万难,应该为科学家点赞。

4.

先占了月球背面,

负责任的我们该考虑什么?

面对新的未知领域,不毛之地我为王,我该做点什么?挖它100吨氦3回来拯救地球么?不!登上月球之时,我们已经不再是单纯的地球公民。作为宇宙公民,该当想想宇宙,至少想想太阳系了。

月球背面坑坑洼洼,环形山不计其数,亿万年来不知抵挡了多少次陨石撞地球,挡住不知多少太阳风,它是我们的一面盾牌,上去就挖肯定是不够意思的。姑且不说挖了能不能带回来,万一挖坏了,地月失衡,潮汐没了,人类也就没了。

这个事,得再想想。

但月球从此成为地球人“走出去”的前沿哨所和码头,成为更远感知太阳系的一根触须,这个意义非常重大。

5.

科学里面太多巧合

让我怎么理解?

    刚才分析了地月运行的规律,细节上没讲到的还有“拉格朗日点”等等这样的知识,大致理解就是地月引力平衡点,也就是“绳子”又不断、又甩不丢、又不停摆,你说这个事容易么?

    星空的哲学面前,谈容不容易就太粗浅了,我倒是想把它比喻成一粒陀螺在旋转。要问陀螺为什么一直在转?是因为拧陀螺的力道还没用尽呀!你说不是已经转了几亿年么?是呀,在宇宙面前,几亿年才多大一会?在拧陀螺那个人看来,才半分钟而已。

一切科学最终都不科学,玄得像是大设计,但其实都是大概率生成的事件,在“无穷大”的范畴内,概率能解释一切。

6.

题外话:

我们会不会一直这么牛?

我是科盲,小时候被科学家忽悠得很惨。感觉那个时候中国特别牛,但其实当时都是蒙人的。科学家被政治家利用,再给宣传家一蛊惑,失了心疯,就会成为谣言机。

一个流传最广的谣言说:站在月球上,肉眼能看到的人类建筑物,只有中国的万里长城和埃及的胡夫金字塔(后来金字塔换成荷兰的围海大坝)——老师信誓旦旦说是科学家说的,唬得那两代人都不敢不信。

但后来这个谣言直接导致我产生了误会。我聪明的小脑瓜经过思考:万里长城也就是长呗,长不过是一条线,长江黄河都长,光是长不足以被看见。那么应该是宽和大?长城墙几十步宽也没什么大不了的。照此看来,于是俺坚定认为生产队晾谷子的场院、学校操场,都不小,肯定在月亮上也能看见。这种“傻自豪”伴随我们这一代人多年,以至于后来杨利伟乘神舟回来时,有人现场向他求证看没看见长城?据说杨利伟笑而不答。

当时的牛不是真牛,像万斤粮一样徒惹人笑。但今天是真的有点牛了!中国人走向星河宇宙,给人类更多机会,给我们这一代人有生之年见证伟大的机会。有句哲理古诗说:古人不见今时月,今月曾经照古人——这话以前富有哲理,但现在不再准确了。因为嫦娥传回照片中那个月球背面,从来没有照过任何古人。但我们看见了,它现在照到了我们。

大家努力呀,希望我们一直这么牛!

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